流體流動(dòng)與輸送(課件)

流體流動(dòng)與輸送本課程將深入探討流體流動(dòng)與輸送的原理、技術(shù)和應(yīng)用，為學(xué)生提供全面、深入的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，使學(xué)生能夠勝任流體輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)工作。課程概要課程目標(biāo)掌握流體流動(dòng)與輸送的基本原理和相關(guān)計(jì)算方法了解流體輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)能夠分析和解決流體輸送系統(tǒng)中的常見問(wèn)題課程內(nèi)容流體的基本性質(zhì)流體力學(xué)的基本概念管道流動(dòng)和泵的設(shè)計(jì)流體輸送系統(tǒng)的安全運(yùn)行和維護(hù)流體的基本性質(zhì)密度單位體積流體的質(zhì)量影響流體運(yùn)動(dòng)和靜力學(xué)性質(zhì)粘度流體內(nèi)部抵抗流動(dòng)剪切力的能力影響流體流動(dòng)阻力表面張力流體表面抵抗拉伸的力影響流體在管道中的流動(dòng)形態(tài)壓縮性流體在壓力變化下的體積變化能力影響流體的能量傳遞流體力學(xué)的基本概念流體靜力學(xué)研究靜止流體中的力學(xué)規(guī)律主要研究靜水壓力流體動(dòng)力學(xué)研究運(yùn)動(dòng)流體中的力學(xué)規(guī)律主要研究流體流動(dòng)和能量傳遞流體靜力學(xué)1靜水壓力靜止流體中某點(diǎn)受流體壓力的影響2浮力浸入流體中的物體所受到的向上浮力3阿基米德原理物體在流體中受到的浮力大小等于物體排開流體的重量液壓原理1液壓系統(tǒng)利用液壓油傳遞能量的系統(tǒng)2液壓缸將液壓油的壓力轉(zhuǎn)換為機(jī)械力3液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能靜水壓力公式P靜水壓力由流體深度和密度決定ρ流體密度流體單位體積的質(zhì)量g重力加速度在地球表面為9.8m/s2h流體深度流體表面到測(cè)量點(diǎn)的距離流體的壓力和力壓力單位面積上的力衡量流體對(duì)物體作用的強(qiáng)度力使物體運(yùn)動(dòng)或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因衡量流體對(duì)物體作用的強(qiáng)度流體的壓力測(cè)量壓力計(jì)測(cè)量液體或氣體壓力的儀器壓力傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置流體動(dòng)力學(xué)流體流動(dòng)流體在壓力差或重力作用下的運(yùn)動(dòng)影響流體的能量傳遞和流動(dòng)阻力流體粘度流體抵抗流動(dòng)的內(nèi)摩擦力影響流體的流動(dòng)速度和能量損失柏努利方程1能量守恒流體在流動(dòng)過(guò)程中，總能量保持不變2壓力能流體因壓力而具有的能量3動(dòng)能流體因速度而具有的能量4位能流體因高度而具有的能量孔口流量公式Q流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)截面的流體體積Cv流量系數(shù)考慮孔口形狀和流體性質(zhì)的系數(shù)A孔口面積流體流出的孔口橫截面積√2gh流速流體從孔口流出的速度管道流動(dòng)層流流體流動(dòng)平穩(wěn)，各層之間不互相混合流動(dòng)速度較低湍流流體流動(dòng)不穩(wěn)定，各層之間相互混合流動(dòng)速度較高管道中的能量損失摩擦損失流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于摩擦力產(chǎn)生的能量損失局部損失流體在管道中遇到彎頭、閥門等部件時(shí)產(chǎn)生的能量損失管道尺寸選擇1流量需求確定流體輸送系統(tǒng)的流量需求2流速選擇根據(jù)管道材質(zhì)和流體性質(zhì)選擇合適的流速3管道直徑計(jì)算根據(jù)流量需求和流速計(jì)算管道直徑管道系統(tǒng)計(jì)算能量平衡分析流體在管道系統(tǒng)中能量變化壓力損失計(jì)算計(jì)算管道系統(tǒng)中各段的壓力損失泵的選型根據(jù)壓力損失和流量需求選擇合適的泵泵的原理和分類離心泵利用旋轉(zhuǎn)葉輪將流體加速往復(fù)泵利用活塞或葉片在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)離心泵的選型和計(jì)算1性能曲線描述離心泵的流量、揚(yáng)程和效率之間的關(guān)系2流量需求確定流體輸送系統(tǒng)的流量需求3揚(yáng)程需求計(jì)算管道系統(tǒng)中各段的壓力損失4選型根據(jù)性能曲線和需求選擇合適的離心泵往復(fù)泵的選型和計(jì)算1流量需求確定流體輸送系統(tǒng)的流量需求2壓力需求計(jì)算管道系統(tǒng)中各段的壓力損失3選型根據(jù)流量需求和壓力需求選擇合適的往復(fù)泵流量測(cè)量方法差壓式利用流體流動(dòng)產(chǎn)生的壓力差測(cè)量流量渦輪式利用流體通過(guò)渦輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速測(cè)量流量電磁式利用流體通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流測(cè)量流量超聲波式利用超聲波在流體中傳播速度的變化測(cè)量流量流量計(jì)的種類和選擇渦輪流量計(jì)適用于測(cè)量氣體和液體測(cè)量精度較高電磁流量計(jì)適用于測(cè)量導(dǎo)電液體測(cè)量精度較高超聲波流量計(jì)適用于測(cè)量液體和氣體測(cè)量精度較高，非侵入式流體管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能需求確定流體輸送系統(tǒng)的功能需求工藝流程設(shè)計(jì)流體輸送系統(tǒng)的工藝流程設(shè)備選型根據(jù)需求選擇合適的設(shè)備管道布置合理布置管道，避免彎頭過(guò)多管道材質(zhì)的選擇鋼管強(qiáng)度高，耐腐蝕適用于高壓、高流量輸送塑料管重量輕，耐腐蝕適用于低壓、低流量輸送銅管導(dǎo)熱性好，耐腐蝕適用于熱水輸送管道的保溫與防腐保溫層防止熱量損失，保持流體溫度防腐層防止管道腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行1安全閥防止管道壓力過(guò)高2泄壓裝置安全排放管道內(nèi)的壓力3報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道異常管道系統(tǒng)的維護(hù)與檢修定期檢查檢查管道是否有泄漏、腐蝕等問(wèn)題清理管道清除管道內(nèi)的沉積物，保證管道暢通更換部件及時(shí)更換損壞的管道部件流體輸送系統(tǒng)的故障診斷流量異?？赡茉颍罕霉收?、管道堵塞、泄漏壓力異?？赡茉颍罕霉收稀⒐艿蓝氯?、泄漏溫度異常可能原因：保溫失效、流體性質(zhì)變化流體輸送系統(tǒng)的節(jié)能措施優(yōu)化管道設(shè)計(jì)減少管道彎頭，降低摩擦損失選擇高效泵提高泵的效率，降低能耗合理控制流量根據(jù)實(shí)際需求控制流量，避免浪費(fèi)流體機(jī)械的節(jié)能改造電機(jī)更換更換效率更高的電機(jī)變頻調(diào)速根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速管道優(yōu)化減少管道彎頭，降低摩擦損失流體系統(tǒng)的環(huán)境友好性1節(jié)約能源降低能源消耗，減少碳排放2減少污染防止流體泄漏，減少環(huán)境污染3循環(huán)利用循環(huán)利用